В данной статье рассмотрена новая и перспективная технология использования энергии ветра, а именно ветроэнергетическая установка на гибком валу, которая позволит увеличить эффективность использования ветрового потока.
Ключевые слова: энергоэффективность, ветроустановка, технологии.
Wind Power Installation on Flexible to the Shaft
This article discusses the new and perspective technology of use of wind power, namely wind power installation on flexible to the shaft who will allow to increase efficiency of use of a wind stream.
Keywords: energy efficient, wind installation, technology.
В настоящее время ветроэнергетика набирает всё больший оборот и уже сейчас в ряде стран используется в качестве основного источника электроэнергии (Дания, Германия и т. д.). Это обусловлено рядом преимуществ ветроэнергетики перед традиционными источниками энергии, а именно:
- во-первых, ветер — это “даровый” ресурс и стоимость его равна нулю,
- во-вторых, для получении электроэнергии необходим ветер в результате чего нет необходимости сжигать углеродное топливо, выбросы которых известны своим вредным воздействием на человека и окружающую среду,
- в-третьих, осуществляется обеспечение децентрализованных потребителей и регионов с дальним и сезонным завозом топлива и снижение расходов на дальнепривозное топливо.
В ветряных парках по всему миру в качестве ветрогенераторов, в основном, используются горизонтально-осевые аппараты. (около 90 % от общего числа ветроустановок).
Природные потоки ветра неуправляемы человеком и постоянно меняют своё направление, что делает достаточно трудной задачей более полезного использования этих потоков. Главной проблемой и задачей, стоящей перед инженерами в этой область является повышение коэффициента полезного действия использования потока ветра лопастями ветроустановки и как следствие повышение их энергоэффективности. Наибольшая эффективность горизонтально-осевых ветроустановок достигается максимальным количеством лопастей (теория идеального ветряка), обеспечением постоянной колинеарности оси ветроколеса и направления потока ветра, а также использованием потоков ветра с большими скоростями.
Для достижения данных критериев необходимы новые, более современные ветроэнергетические установки. В качестве такой ветроустановки можно применить ветроустановку на гибком валу.(рис1) [1]
Данная установка состоит из генератора постоянного тока (1), гибкого вала (3) на котором расположено множество ветроколёс (2) и аэростата (4). Гибкий вал одним концом крепится к генератору, другим к аэростату.
Рис. 1. Ветроэнергетическая установка на гибком валу
Аэростат наполненный газом, который легче воздуха (гелием) стремится взлететь вверх, поднимая конструкцию гибкого вала с ветроколёсами вместе с собой и, подобно флюгеру, ориентируется в направление движения потока ветра.
В качестве гибкого вала можно использовать вал из полимерных композитных материалов, например углепластик. Данный материал представляет собой переплетение нитей углеродного волокна, расположенных в матрице из полимерных смол. Плотность данного материала составляет 1500 кг/м³ и выше, в зависимости от качества углепластика. Использование его в качестве гибкого вала на ветроустановке обусловлено его рядом преимуществ: углепластик обладает достаточно высокой прочностью, жесткостью, гибкостью, статической и динамической выносливостью, вибропрочностью, высокой химической и радиационной стойкостью, антикоррозионными свойствами и по сравнению со сталью малой массой, что даёт возможность аэростату легко поднять всю конструкцию вверх. Часто бывает что углепластик прочнее стали, но гораздо легче его. Большим недостатком углепластика является дороговизна.
При изменении направления ветра гибкий вал с ветроколёсами вместе с аэростатом выстраивается под поток ветра. Генератор и гибкий вал также занимает положение в направлении аэростата. Вал испытывает небольшой изгиб под действием ветра, обеспечивая более правильное расположение ветроколёс и выстраивание их под поток ветра. Так же такая конструкция позволяет её использовать на более высоких высотах от земли, где, как известно, ветровой потенция достаточно выше и интенсивнее. Большое количество ветроколёс приближает данный ветроагрегат к ветряку с большим количеством лопастей, что повышает энергоэффективность использования потока ветра.
Минусом ветроустановки на гибком валу является обледенение аэростата в холодное время года. Данная проблема даёт возможность использования ветроустановки в странах с тёплым климатом, либо использовать посезонно.
По известным данным в России потенциал ветровой энергии составляет более 6000 млрд. кВт*ч/год. Россия является одной из самых богатых стран в этом отношении. Этому способствуют самые длинные на Земле берега рек, озёр, морей, океанов; большие площади безлесных равнин и т. д. Но в настоящее время рост строительств ветропарков очень медленный. Приблизиться к мировым лидерам в плане развития ветроэнергетики помогут новые, более современные ветроустановки, потому что в основе будущего ветроэнергетики является возможность максимального использования потенциала ветра.
Литература:
1. Агара Энергия [Электронный ресурс] URL: http://www.agara-e.ru// (дата обращения 09.03.2013).
